Kako birati mašine za sečenje cevi laserom za različite materijale cevi?

Компатибилност материјала и њен утицај на Перформансе ласерског резања цеви

Уобичајени материјали цеви компатибилни са ласерским резањем цеви (нерђајући челик, алуминијум, месинг, бакар, титанијум)

Фибер ласери за резање добро функционишу са пет основних врста метала. Нерђајући челик се често користи због отпорности на корозију у индустријским применама. Алуминијум је популаран за израду лаких делова потребних у авионима и свемирским летелицама. Бронза се понекад користи за декоративне детаље на зградама. Бакар је од помоћи за електричне жице и цеви, док се титанијум често користи у медицинским уређајима где је чврстоћа најважнија. Ови модерни ласерски системи могу да обраде челичне плоче дебљине до 25 мм и нелегиране метале дебљине око 15 мм. Машине одржавају тачност од плус/минус 0,1 мм, што је од решавајућег значаја приликом израде делова који морају поднети оптерећење или формирати чврсте спојеве без цурења.

Како састав материјала утиче на квалитет резања и ефикасност процеса

Хемијски састав материјала има велики утицај на то како они реагују са ласером током процеса резања. Узмимо нпр. нержајући челик – због садржаја хрома, често је потребна помоћ азота током резања да би се спречило формирање нежељених оксидних слојева. Алуминијум представља другачије изазове због своје одличне топлотне проводљивости, око 237 W/mK, што захтева коришћење импулсног ласера ради ефикасног управљања зоном топљења. Код рада са бакром или месингом, оператери обично утврђују да кисеоник добро функционише код танких лимова, док је компримовани ваздух бољи за дебље материјале. Ово су само неки од важних фактора које техничари у радној хали узимају у обзир приликом подешавања ласерских операција резања.

Већи садржај угљеника у челицима повећава чврстоћу ивице, али смањује брзину резања за 18—22% у односу на благи челик, због већих захтева за апсорпцијом енергије.

Изазови топлотне проводљивости и рефлектујућег квалитета код обојених метала

Aluminijum brzo gubi toplotu, što znači da za održavanje konstantne širine reza potrebuje otprilike 15 do 20 posto više snage po jedinici površine u odnosu na čelik. Kada se radi sa bakrom, javlja se sasvim drugačiji problem. Bakar reflektuje nazad oko 85 do 90 posto talasne dužine od 1 mikrometar iz vlaknastih lasera. Ovo stvara ozbiljne probleme sa reflektovanim zracima koji mogu oštetiti optičke komponente. Kako bi se smanjio ovaj rizik, mnoge radionice ulažu u različite vrste sistema za prenos zraka, posebno dizajnirane da smanje ove opasnosti. A zatim postoji i titanijum, koji se jako zagreva kada je izložen kiseoniku. Zbog ove reakcije, proizvođači moraju koristiti specijalne smeše inertnih gasova tokom operacija rezanja kako bi sprečili neočekivano zapaljenje.

Zašto visoko reflektujući materijali poput bakra i mesinga predstavljaju rizik za sisteme sa vlaknastim laserima

Metali poput bakra i mesinga koji dobro reflektuju svetlost mogu odbaciti nazad u optički sistem od 65 do 75 procenata laserske energije. To uzrokuje stvarne probleme za opremu kao što su rezonatori i kolimatori. Računi za popravke ovih oštećenja obično dostižu oko 740.000 dolara, prema istraživanju Ponemon-a iz prošle godine. Mesing koji sadrži manje od 30% cinka smanjuje ovu refleksiju na prihvatljiv nivo, obično između 45 i 50%. Međutim, čisti bakar je uvek bio problematičan, zahtevajući one tradicionalne CO2 lasere sve do nedavno. Ali poslednjih dana su postignuti neki proboci. Vlaknasti laseri koji rade na talasnoj dužini od 1070 nm sa posebno usmerenim zracima zapravo mogu da seče listove bakra debljine od 2 do 5 mm, koristeći samo 15% energije potrebne tradicionalnim CO2 sistemima. To pravi ogromnu razliku u operativnim troškovima.

Usklađivanje snage lasera sa materijalom cevi i zahtevima debljine

Izbor vataže lasera u zavisnosti od vrste metala i debljine zida

Izbor odgovarajuće snage lasera u velikoj meri zavisi od vrste materijala sa kojim radimo i koliko su deblji zidovi. Na primer, kod tankih cevi od nerđajushćeg čelika debljine ispod 5 mm, većina ljudi smatra da 3 do 4 kW vlaknasti laseri savršeno obavljaju posao. Međutim, situacija se menja kada je reč o nečemu težem, kao što je ugljenični čelik debljine 10 mm, gde operaterima uopšteno treba najmanje 6 kW samo da bi brzina rezanja bila iznad 2 metra po minuti, prema najnovijem vodiču kompanije JQ Laser iz 2024. godine. A zatim postoje oni problematični materijali sa visokom provodljivošću, kao što su bakar i titan. Ovi materijali zaista troše puno energije, pa proizvođači uopšteno preporučuju upotrebu sistema snage od 8 do 12 kW čim debljina pređe 6 mm.

Optimalna podešavanja za cevi od ugljeničnog i nerđajushćeg čelika

Čelik sa ugljenikom predvidivo reaguje na lasersku energiju, što omogućava efikasno sečenje na 3—4kW. Naprotiv, nerđajući čelik zahteva za 10—15% veću ulaznu snagu i azotno zaštitno okruženje kako bi se očuvala kvaliteta ivice. Istraživanje iz 2024. godine pokazalo je da korišćenje 4kW fibra lasera na 5mm nerđajućeg čelika postiže 98,5% glatkoće ivice, znatno nadmašujući postavke sa 3kW (92%).

Velika snaga potrebna za debele profile od titanijuma i bakra

Висока температура топљења титанијума, око 1.668 степени Celзијуса, заједно са рефлектујућим карактером бакра, значи да већина радњи треба влакнасте ласере који раде у опсегу од 8 до 12 киловата или да користе хибридне ласерско-лук лаве системе када су у питању зидови дебљине преко 6 милиметара. Неки од најновијих модела влакнастих ласера успевају да исецају 8мм дебеле плоче од бакра само са 6кВ снаге, без оштећења оптике, али многи произвођачи и даље користе проверене старе CO2 ласере за све дебљине од 10мм и више, према тестовима Feijiu Laser које сви цитирамо. И не заборавите помоћни азотни гас током операција резања — чини огромну разлику у спречавању изобличења и нежељене оксидације на овим захтевним металима.

Влакнасти насупрот CO2 ласеру: Избор праве технологије за ваш материјал

Предности влакнастих ласера за цеви од нерђајућег челика, алуминијума и бронзе

Када је у питању рад са металима као што су нерђајући челик, алуминијум и бронзани цеви средњег опсега које су честе код аутомобилских делова и компоненти авиона, фибер ласери једноставно надмашују друге опције. Ови системи могу постићи тачност од ±0,1 мм за материјале дебљине до 20 мм, што је веома импресивно. Али не стају ни ту. Фибер ласери су обично око 30 процената бржи од традиционалних CO2 система, док користе између 20 и 30 процената мање азота током рада. Међутим, оно што заиста истиче је таласна дужина од 1.064 nm која заправо смањује топлотну повреду код осетљивих бронзаних делова, као што су прикључци инструмената. То значи да произвођачи добијају бољу димензионалну стабилност без проблема увијања који муче старије технологије.

Ефикасност CO2 ласера на високо рефлектујућим материјалима као што су бакар и бронза

Када се ради са бакарним или калаемним цевима дебљим од 15 мм, већина стручњака и даље користи CO2 ласере због њихове таласне дужине од 10,6 микрометара. Ове таласне дужине се не одбијају онолико колико се одбијају код фибер ласера, због чега су много практичније за ову врсту послова. Исследивања су показала да CO2 ласерски системи могу одржавати толеранције у оквиру плус-минус 0,15 мм чак и на калају дебљине 25 мм. Они сеју брзином од око 2,5 метра у минути, а ризик од оштећења услед повратног рефлектовања је практично искључен, што је потврђено разним тестовима термичке обраде. Због овакве поуздане перформансе, CO2 ласери се често користе у критичним применама као што су производња електричних компоненти и бродоградња, где је прецизност од пресудног значаја.

Енергетска ефикасност, одржавање и оперативни трошкови: Упоредба фибер и CO2 ласера

Влакнасти ласери користе до 50% мање енергије у односу на CO— моделе (NMLaser 2024), при чему су трошкови одржавања у просеку 0,08 USD/сат, у поређењу са 0,18 USD/сат за CO— системе. Њихов чврстострујни дизајн елиминише огледала и резонаторне гасове, смањујући простоје и потребу за потрошним материјалом.

Развеличавање мита: Да ли влакнасти ласери могу сигурно да исецају чисте бакарне цеви?

Раније је бакар био у основи недоступан за оптичке ласере због своје 98% рефлективности на таласним дужинама од 1 микрометра. Међутим, ситуација се доста променила последњих година. Новији ласерски системи долазе са разним напредним технологијама попут контроле обликова импулса, специјалним антирефлексним прекоатажима и побољшаним угловима снопа који омогућавају произвођачима да исецају чисте лимове од бакра дебеле до 10 мм брзином од око 1,8 метара у минути. Сами резови су такође веома прецизни, ширина испод 0,3 мм. Према неким тестовима из прошле године, ови ажурирани системи су смањили проблем повратне рефлексије за скоро 90% у односу на претходне верзије. Овај пробој значи да индустрије као што су грејање и хлађење, полупроводници и пренос електричне енергије више не морају да се ослањају искључиво на стару CO2 ласерску технологију за рад са бакром.

Često postavljana pitanja

Који материјали су компатибилни са ласерским исецањем цеви?

Уобичајени материјали који су компатибилни са ласерским исецањем цеви укључују нерђајући челик, алуминијум, месинг, бакар и титанијум.

Kako sastav materijala utiče na lasersku rezku?

Sastav materijala utiče na lasersku rezku kroz uticaj na toplotnu provodljivost i refleksiju, što ima značajan uticaj na kvalitet reza i efikasnost obrade.

Zašto su vlaknasti laseri pogodniji za određene metale?

Vlaknasti laseri preferiraju se za metale poput nerđajućeg čelika i aluminijuma zbog svoje tačnosti, brzine i niže potrošnje energije u poređenju sa tradicionalnim CO2 laserskim sistemima.

Sa kojim izazovima se susreću vlaknasti laseri kod visoko reflektujućih materijala?

Visoko reflektujući materijali poput bakra mogu reflektovati značajan deo laserske energije nazad u sistem, što može oštetiti opremu. Potrebni su specijalizovani sistemi da bi se ovi izazovi rešili.

Koje prednosti imaju CO2 laseri za bakar i mesing?

CO2 laseri su efikasni za rezanje debljeg bakra i mesinga zbog svoje talasne dužine, koja smanjuje refleksiju nazad i održava preciznost.